[发明专利]基于辣根过氧化物酶-多孔植酸锆纳米粒子修饰玻碳电极的电化学生物传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学生物传感器，具体为基于辣根过氧化物酶-多孔植酸锆纳米粒子修饰玻碳电极的电化学生物传感器的制备方法。 

背景技术

生物活性酶的固定化是生物传感器制备过程中必经的步骤，选择一种合适的固定材料是提高生物传感器性能的关键因素之一，对传感器的各项性能起决定作用。因此，在过去的一段时间里，人们做了大量的工作以寻找合适的材料来固定生物酶和蛋白质。这些材料必须能够确保蛋白质在固定的过程中不发生失活，团聚，最重要的是不会破坏蛋白质的结构和性质。近年来，纳米材料在生物传感器领域的应用受到人们的广泛关注。由于纳米粒子具有比表面积大、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力强、表面活性高等优点，由纳米粒子制成的生物传感器与传统的传感器相比，其尺寸减小、精度提高，而且具有庞大的界面，提供了大量物质通道，导通电阻很小，有利于传感器向微型化发展。另外，纳米技术引入化学和生物传感器领域后，提高了化学和生物传感器的检测性能，检测灵敏度大幅提高，检测的反应时间也得以缩短，并且可以实现高通量的实时检测分析。而且，大量的研究工作已经证明，纳米材料，例如：纳 米多孔材料，纳米层状材料，纳米片状材料，还有分子筛等等，是生物传感器中非常有前景的生物活性酶的固定材料。纳米ZrO₂和α-ZrP材料硬背成功的应用在固定蛋白质上。尽管纳米ZrO₂具有好的生物相容性，高比表面积，以及低毒性等优点，但是由于机械强度差，易脱落，而限制了其在生物传感器中的应用。同样的，由于α-ZrP材料导电性和酶固载能力差，很难实现酶与电极间的直接电子转移，也限制了它的应用。植酸及其盐，作为植物中磷元素的主要储存形式，具有较好的生物亲和性，是一种环境友好型试剂。植酸分子中的6个磷酸基与正电荷的金属离子和蛋白质具有很强的络合作用，是一种理想的螯合剂。目前，已有工作应用植酸作为分子联接剂与纳米粒子层层组装固定蛋白质，并研究了蛋白质的直接电化学。 

迄今为止，国内外尚未有利用多孔纳米植酸锆制备的检测过氧化氢生物传感器。所以发明一种响应快速，检测限低，灵敏度高，稳定性及重现性好的检测过氧化氢的生物传感器是一个迫切需要解决的重要技术问题。 

发明内容

本发明的目的是为了提供基于辣根过氧化物酶-多孔植酸锆纳米粒子修饰玻碳电极的电化学生物传感器的制备方法。这种传感器响应时间较短，检测限低，稳定性及重现性好。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。 

基于辣根过氧化物酶-多孔植酸锆纳米粒子修饰玻碳电极的电化学生物传感器的制备方法，具体步骤如下： 

1)将0.001mol/L的植酸钠(IP₆)溶液加热至80～100℃，然后将0.001mol/L 的ZrOCl₂酸性溶液，在不断搅拌下缓慢滴加入上述溶液中，反应1h、冷却后离心，用超纯水再分散；通过直接沉淀法，制得纳米多孔植酸锆胶体； 

2)在抛光处理后的玻碳电极表面(7mm²)，滴3μL植酸锆胶体分散液，置冰箱内于4℃温度下晾干； 

3)将3μL 5mg/mL的辣根过氧化物酶(HRP)溶液通过滴涂法固定到纳米植酸锆修饰的玻碳电极上，置冰箱内于4℃温度下晾干； 

4)再滴加3μL 1％全氟磺酸(Nafion)溶液，置冰箱内于4℃温度下晾干，即制得辣根过氧化物酶-植酸锆修饰的玻碳电极。 

步骤1)中， 

所述的植酸钠和ZrOCl₂溶液的体积比为1∶3。 

所述的超纯水的电阻率大于18MΩ*cm。 

离心机的转速为5000rpm～7000rpm。 

步骤3)中，辣根过氧化物酶溶液为的辣根过氧化物酶溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液(PBS)中。 

利用植酸钠中磷酸键与金属离子的强络合能力，通过直接沉淀法合成了一种多孔植酸锆纳米材料，并且通过透射电子显微镜(TEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其形貌进行了表征。另外，我们通过滴涂法将植酸锆多孔膜修饰到电极表面，进而固定辣根过氧化物酶(HRP)构建过氧化氢传感器，研究了它的电化学行为。紫外可见吸收光谱和电化学结果表明，由于植酸锆良好的生物亲和性，固定的HRP保持了其生物活性，实现了与电极间的直接电子转移。制得的生物传感器对过氧化氢的检测具有检测限低，响应时间短，生物亲和性高等优点。